JP3492853B2 - 容量素子付き回路基板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は携帯電話や衛星通信
等の通信機器に搭載される容量素子付き回路基板に関す
るものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、携帯電話や衛星通信等の通信機器
には電気信号の送受信回路を構成する部品の一部に容量
素子付き回路基板が使用されている。 【０００３】かかる容量素子付き回路基板は一般に上面
に所定パターンの回路配線を有する絶縁基板を準備し、
該絶縁基板上にチップ容量素子を載置するとともにその
端子を回路配線に半田等を介し電気的に接続させること
によって形成されている。 【０００４】 しかしながら、近時、携帯電話や衛星通
信等の通信機器は小型、軽量化が急激に進み、従来の容
量素子付き回路基板では回路配線がＭｏ−Ｍｎ法等の厚
膜形成技術により形成されており、各回路配線の幅及び
隣接する回路配線間の間隙が広いこと、チップ容量素子
の形状が大きく全体が大型となっていること等から使用
することができず、小型で軽量な新規の容量素子付き回
路基板が要求されるようになってきた。 【０００５】そこで新たに絶縁基板上に薄膜形成技術に
より回路配線と容量素子を被着し、該容量素子を回路配
線に電気的に接続することによって容量素子付き回路基
板を形成することが提案されている。 【０００６】かかる容量素子付き回路基板は回路配線及
び容量素子を薄膜形成技術により形成することから回路
配線の線幅及び隣接間隔を狭くし、かつ容量素子の形状
を小さく、全体を小型として小型、軽量化が急激に進む
携帯電話や衛星通信等の通信機器に使用が可能となる。 【０００７】 尚、前記容量素子付き回路基板は、その
回路配線が酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料
から成る基板上にスパッタリング法や蒸着法等の薄膜形
成技術を採用することによってアルミニウム、タンタ
ル、タングステン、チタン、クロム等の金属材料を所定
厚みに被着し、次にこれをフォトリソグラフィー技術に
より所定パターンに加工することによって形成され、ま
た薄膜容量素子はまず電気絶縁材料から成る基板上にス
パッタリング法等の薄膜形成技術によりα−タンタル
（窒化タンタル）を所定厚みに被着させて下部電極層を
形成し、次に前記下部電極層の表面に酸窒化タンタル等
から成る誘電物と、チタン−金やニクロム−金等の金属
材料をスパッタリング法や蒸着法等の薄膜形成技術によ
り被着させ、最後にこれをエッチング法により所定パタ
ーンに加工し、誘電体層及び上部電極層とすることによ
って形成されている。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の容量素子付き回路基板においては、容量素子の下部
電極層の表面に誘電物をスパッタリング法等の薄膜形成
技術により被着させる際、下部電極層の上面と側面との
角部に誘電物を所定厚みに被着させることができず、そ
の結果、上部電極層と下部電極層とが電気的に短絡し、
容量素子としての機能の発揮させることができないとい
う欠点を誘発した。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明は上記欠点に鑑み
案出されたもので、その目的は所定の静電容量値の容量
素子が形成されて成る小型、軽量の容量素子付き回路基
板を提供することにある。 【００１０】 本発明は、絶縁基板上に薄膜回路配線と
薄膜容量素子を形成して成る容量素子付き回路基板であ
って、前記薄膜容量素子は下部電極層と、該下部電極層
の表面に被着された第１誘電体層と、該第１誘電体層の
上面に被着された第１上部電極層と、前記第１誘電体層
の上面から側面にかけて被着された第２誘電体層と、該
第２誘電体層及び前記第１上部電極層表面に被着され、
一部が第１上部電極層に接続されている第２上部電極層
とで形成されており、前記第２誘電体層が第１上部電極
層の陽極酸化によって形成されていることを特徴とする
ものである。 【００１１】 【００１２】本発明の容量素子付き回路基板によれば、
絶縁基板上に薄膜形成技術を採用することによって回路
配線及び容量素子を形成したことから回路配線の線幅及
び隣接間隔を狭くし、かつ容量素子の形状を小さく、全
体を小型として小型、軽量化が急激に進む携帯電話等の
通信機器に搭載が可能となる。 【００１３】また本発明の容量素子付き回路基板によれ
ば、薄膜容量素子が下部電極層と、該下部電極層の表面
に被着された第１誘電体層と、該第１誘電体層の上面に
被着された第１上部電極層と、前記第１誘電体層の上面
から側面にかけて被着された第２誘電体層と、該第２誘
電体層及び前記第１上部電極層表面に被着され、一部が
第１上部電極層に接続されている第２上部電極層とで形
成されており、下部電極層の上面と側面との角部に被着
される第１誘電体層の厚みが薄く下部電極層と第２上部
電極層とが電気的に短絡しようとしてもその電気的短絡
は下部電極層と第２上部電極層との間に第２誘電体層が
介在していることから有効に阻止され、その結果、薄膜
容量素子としての機能を十分に発揮させることができ
る。 【００１４】更に本発明の容量素子付き回路基板によれ
ば、薄膜容量素子の静電容量は第１誘電体層を間に挟ん
だ下部電極層と第２上部電極層が電気的に接続されてい
る第１上部電極層間に形成され、第２誘電体層の比誘電
率は容量素子の静電容量に大きな影響を与えないことか
ら薄膜容量素子の静電容量は第２誘電体層によって大き
くばらつくことはなく所定の値となすことができる。 【００１５】 【発明の実施の形態】次に、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。図１及び図２は本発明の容量素子付き
回路基板の一実施例を示し、１は絶縁基板、２は薄膜回
路配線、３ａ、３ｂは薄膜容量素子である。 【００１６】前記絶縁基板１は酸化アルミニウム質焼結
体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミ
ニウム質焼結体、ガラスセラミックス焼結体等の電気絶
縁材料から成り、例えば、酸化アルミニウム質焼結体か
ら成る場合には、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マ
グネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機
溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状となすとともにこれを
従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等
によりシート状に成形してセラミックグリーンシート
（セラミック生シート）を得、しかる後、前記セラミッ
クグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施し所定形状
となすとともに約１６００℃の温度で焼成することによ
って製作される。 【００１７】前記絶縁基板１は薄膜回路配線２及び薄膜
容量素子３ａ、３ｂ等を支持する支持部材として作用
し、その上面に所定パターンの薄膜回路配線２と所定静
電容量値の２つの薄膜容量素子３ａ、３ｂが被着形成さ
れている。 【００１８】前記絶縁基板１の上面に被着形成されてい
る薄膜回路配線２は薄膜容量素子３ａ、３ｂを絶縁基板
１の上面に実装されている他の電子部品、例えば、半導
体素子４等に接続する、或いは薄膜容量素子３ａ、３ｂ
や半導体素子４を外部の電気回路に電気的に接続する作
用を為す。 【００１９】尚、前記薄膜回路配線２は、例えばチタ
ン、クロム、ニッケル・クロム合金等から成る密着層
と、ニッケル、パラジウム、白金等から成るバリア層
と、金、銅等から成る主導体層の３層構造を有してお
り、絶縁基体１の上面に上記各金属を順次、イオンプレ
ーティング法やスパッタリング法、メッキ法、蒸着法等
の薄膜形成技術により層着し、しかる後、これら層着し
た各層をフォトリソグラフィ技術により所定パターンに
加工することによって絶縁基板１上に所定パターンに被
着形成される。 【００２０】また前記薄膜回路配線２は絶縁基板１上に
薄膜形成技術を採用することによって形成されることか
ら薄膜回路配線２の線幅及び隣接間隔を極めて狭いもの
として絶縁基板１に高密度に被着形成することが可能と
なり、その結果、薄膜回路配線２が被着形成される絶縁
基板１を小型化させることができる。 【００２１】更に前記絶縁基板１の上面には２つの薄膜
容量素子３ａ、３ｂが被着形成されており、該２つの薄
膜容量素子３ａ、３ｂは図２に示すように、下部電極層
５と、該下部電極層５の表面に被着された第１誘電体層
６と、該第１誘電体層６の上面に被着された第１上部電
極層７と、前記第１誘電体層６の上面から側面にかけて
被着された第２誘電体層８と、該第２誘電体層８及び前
記第１上部電極層７の表面に被着され、一部が第１上部
電極層７に接続されている第２上部電極層９とで形成さ
れており、下部電極層５と第２上部電極層８が電気的に
接続されている第１上部電極層７との間に第１誘電体層
６の比誘電率によって決定される一定の静電容量が形成
されるようになっている。 【００２２】前記２つの薄膜容量素子３ａ、３ｂはその
下部電極層５が例えば、薄膜回路配線２に接続され、上
部電極層７が半導体素子４の電極や他の薄膜回路配線２
に、直接、或いはボンディングワイヤを介して接続さ
れ、これによって所定の電気回路に接続されるようにな
っている。 【００２３】 前記２つの薄膜容量素子３ａ、３ｂの絶
縁基板１上面への被着形成は、まず絶縁基板１上に下部
電極層５を被着形成する。この下部電極層５は例えば、
α−タンタル（窒化タンタル）から成り、該α−タンタ
ルを絶縁基板１上にスパッタリング法やイオンプレーテ
ィング法等の薄膜形成技術を採用することによって所定
厚み（２５０オングストローム〜１００００オングスト
ローム）に被着させ、しかる後、これをフォトリソグラ
フィ技術により所定パターンに加工することによって絶
縁基板１上に形成される。 【００２４】 尚、前記α−タンタルから成る下部電極
層５はその厚みが２５０オングストローム未満であると
下部電極層５を絶縁基板１に強固に接合させることが困
難となり、また１００００オングストロームを超えると
下部電極層５を絶縁基板１上に被着させる際に下部電極
層５内部に大きな応力が内在し、該内在応力によって下
部電極層５が絶縁基板１より剥離し易くなる傾向にあ
る。従って、前記α−タンタルから成る下部電極層５は
その厚みを２５０オングストローム〜１００００オング
ストロームの範囲としておくことが好ましい。 【００２５】 次に、前記下部電極層５の表面の一部を
陽極酸化処理し、一部を酸窒化タンタルに変換させるこ
とによって第１誘電体層６を形成する。この第１誘電体
層６は下部電極層５と後述する第２上部電極層８が電気
的に接続されている第１上部電極層７との間に所定の静
電容量を形成する作用をなし、α−タンタル（窒化タン
タル）から成る下部電極層５をクエン酸等の電解液中に
プラチナ板とともに浸漬させ、次に前記下部電極層５を
陽極に、プラチナ板を陰極に接続するとともに両者間に
２９０Ｖ〜５００Ｖの電圧を印加することによって形成
される。 【００２６】前記第１誘電体層６はその厚みを２０００
オングストローム〜１００００オングストローム程度の
薄いものとなすことができ、これによって容量素子を小
型にして、且つ静電容量が４００ｐＦ／ｍｍ² 程度の大
きなものとなすことができる。 【００２７】そして次に前記第１誘電体６の上面に第１
上部電極層７を、第１誘電体層６の上面から側面にかけ
て第２誘電体層８を各々被着させる。 【００２８】前記第１上部電極層７は下部電極層５とで
間に配された第１誘電体層６の比誘電率によって決定さ
れる所定の静電容量を形成する作用をなし、例えば、ア
ルミニウム等からなり、第１誘電体層６の表面にイオン
プレーティング法やスパッタリング法、蒸着法等の薄膜
形成技術により被着させ、しかる後、これをフォトリソ
グラフィ技術により所定パターンに加工することによっ
て第１誘電体層６の上面に厚さ１０００オングストロー
ム乃至５０００オングストロームに被着形成される。 【００２９】また前記第２誘電体層８は第１誘電体層６
の厚みが薄いことによって下部電極層５の上面と側面の
角部において下部電極層５と後述する第２上部電極層９
との間に電気的短絡を発生し、薄膜容量素子としての機
能を喪失するのを有効に防止する作用をなし、例えば、
酸化アルミニウム等から成り、第１誘電体層６の上面に
アルミニウムから成る第１上部電極層７を被着形成する
際、同時にアルミニウムを第１誘電体層６の上面から側
面にかけて被着形成させておき、しかる後、これを陽極
酸化処理し、酸化アルミニウムに変換させることによっ
て第１誘電体層６の上面から側面にかけて被着形成され
る。 【００３０】前記第２誘電体層８はその厚みが１０００
オングストローム未満であると第２誘電体層８の電気絶
縁性が劣化する傾向にある。そのため前記第２誘電体層
８はその厚みを１０００オングストローム以上としてお
くことが好ましい。 【００３１】そして最後に前記第２誘電体層８及び前記
第１上部電極層７の表面に、一部が第１上部電極層７と
電気的に接続されるようにして第２上部電極層９を被着
させる。 【００３２】前記第２上部電極層９は第１上部電極層７
を外部電気回路に接続する作用をなし、例えばアルミニ
ウム、銅、金等の低抵抗の金属材料で形成されている。 【００３３】前記第２上部電極層９はアルミニウムや
銅、金等をイオンプレーティング法やスパッタリング
法、蒸着法等の薄膜形成技術を採用することによって第
２誘電体層８、第１上部電極層７及び絶縁基板１の表面
に被着させ、しかる後、これをフォトリソグラフィ技術
により所定パターンに加工することによって第２誘電体
層８、第１上部電極層７及び絶縁基板１の表面に２５０
オングストローム乃至５０００オングストロームの所定
厚みに被着形成される。 【００３４】前記第２上部電極層９はまたその厚みが２
５０オングストローム未満であると第２上部電極層９を
第２誘電体層８及び第１上部電極層７に強固に接合させ
るのが困難となる傾向にあり、また５０００オングスト
ロームを越えると第２上部電極層９を形成する際に発生
する内部応力によって第２上部電極層９が第２誘電体層
８及び第１上部電極層７より剥離し易くなる傾向にあ
る。従って、前記第２上部電極層９はその厚みを２５０
オングストローム乃至５０００オングストロームの範囲
としておくことが好ましい。 【００３５】前記第２上部電極層９はその下部に第２誘
電体層８が配されていることから下部電極層５の上面と
側面の角部において第１誘電体層６の厚みが薄いことに
起因して下部電極層５と電気的短絡を発生しよとしても
その電気的短絡は第２誘電体層８によって有効に阻止さ
れ、その結果、薄膜容量素子３ａ、３ｂの各々に容量素
子としての所定の機能を発揮させることが可能となる。 【００３６】また前記第２誘電体層８はその比誘電率が
薄膜容量素子３ａ、３ｂの静電容量に殆ど影響を与えな
いことから薄膜容量素子３ａ、３ｂの静電容量が前記第
２誘電体層８によって大きくばらつくことはなく、薄膜
容量素子３ａ、３ｂの静電容量を所定の値となすことが
可能となる。 【００３７】かくして本発明の容量素子付き回路基板に
よれば、絶縁基板１上に設けた薄膜回路配線２に半導体
素子４やその他の抵抗器を搭載接続するとともに薄膜容
量素子３ａ、３ｂの下部電極層５及び上部電極層７を所
定の薄膜回路配線２や半導体素子５の電極に、直接、或
いはボンディングワイヤを介して接続すれば、携帯電話
や衛星通信等の通信機器に実装される電気回路基板とな
る。 【００３８】尚、本発明は上述の実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種
々の変更は可能であり、例えば上述の実施例では絶縁基
板１の上面に２つの薄膜容量素子３ａ、３ｂを形成した
がこれを３個以上設けてもよく、また各薄膜容量素子３
ａ、３ｂの下部電極層５、誘電体層６及び上部電極層７
を他の材料で形成してもよく、更に各薄膜容量素子３
ａ、３ｂの下部電極層５を薄膜回路配線２と同じ材料で
形成してもよい。 【００３９】 【発明の効果】本発明の容量素子付き回路基板によれ
ば、絶縁基板上に薄膜形成技術を採用することによって
回路配線及び容量素子を形成したことから回路配線の線
幅及び隣接間隔を狭くし、かつ容量素子の形状を小さ
く、全体を小型として小型、軽量化が急激に進む携帯電
話等の通信機器に搭載が可能となる。 【００４０】 また本発明の容量素子付き回路基板によ
れば、薄膜容量素子が下部電極層と、該下部電極層の表
面に被着された第１誘電体層と、該第１誘電体層の上面
に被着された第１上部電極層と、前記第１誘電体層の上
面から側面にかけて被着された第２誘電体層と、該第２
誘電体層及び前記第１上部電極層表面に被着され、一部
が第１上部電極層に接続されている第２上部電極層とで
形成されており、第２誘電体層が第１上部電極層の陽極
酸化によって形成されているため、下部電極層の上面と
側面との角部に被着される第１誘電体層の厚みが薄く下
部電極層と第２上部電極層とが電気的に短絡しようとし
てもその電気的短絡は下部電極層と第２上部電極層との
間に第２誘電体層が介在していることから有効に阻止さ
れ、その結果、薄膜容量素子としての機能を十分に発揮
させることができる。 【００４１】更に本発明の容量素子付き回路基板によれ
ば、薄膜容量素子の静電容量は第１誘電体層を間に挟ん
だ下部電極層と第２上部電極層が電気的に接続されてい
る第１上部電極層間に形成され、第２誘電体層の比誘電
率は容量素子の静電容量に大きな影響を与えないことか
ら薄膜容量素子の静電容量は第２誘電体層によって大き
くばらつくことはなく所定の値となすことができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の容量素子付き回路基板の一実施例を示
す断面図である。 【図２】図１に示す薄膜容量素子を説明するための拡大
断面図である。 【符号の説明】 １・・・・・・絶縁基板 ２・・・・・・薄膜回路配線 ３ａ、３ｂ・・薄膜容量素子 ５・・・・・・下部電極層 ６・・・・・・第１誘電体層 ７・・・・・・第１上部電極層 ８・・・・・・第２誘電体層 ９・・・・・・第２上部電極層

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 絶縁基板上に薄膜回路配線と薄膜容量素
   子を形成して成る容量素子付き回路基板であって、前記
   薄膜容量素子は下部電極層と、該下部電極層の表面に被
   着された第１誘電体層と、該第１誘電体層の上面に被着
   された第１上部電極層と、前記第１誘電体層の上面から
   側面にかけて被着された第２誘電体層と、該第２誘電体
   層及び前記第１上部電極層表面に被着され、一部が第１
   上部電極層に接続されている第２上部電極層とで形成さ
   れており、前記第２誘電体層が第１上部電極層の陽極酸
   化によって形成されていることを特徴とする容量素子付
   き回路基板。